Andrew Holmes, aki a fénykibocsátó műanyagok területén végzett kutatásairól ismert világszerte, most azt állítja: bizonyos polimerek nemcsak fényt képesek kibocsátani, hanem fény elnyelése révén akár elektromos áramot is tudnak termelni.
„A megújuló energiaforrások egyik legolcsóbb és legrugalmasabban felhasználható formájával van dolgunk” – nyilatkozta Holmes az ABC ausztrál hírcsatornának. Holmes elképzelése szerint talán a nem is olyan távoli jövőben mindent be kellene vonnunk műanyaggal: a laptopokat, az épületek teljes felületét, sőt ha sikeresek lesznek a kísérletek, akkor az autókat is műanyag borítás takarná.
Többszínű fénykibocsátó műanyagok
A University of Melbourne Biotechnológiai Intézetének kutatója szerint ugyanis a polimerek egy bizonyos fajtája képes lehet akár elektromos áram előállítására is: kísérletei során olyan polimereket fejlesztett ki, amelyek elnyelik a fényt, majd pedig elektromos energiává alakítják azt.
Holmes kutatásai során már előállított olyan műanyagokat, melyek fénykibocsátó tulajdonsággal rendelkeztek (light emitting polymer), ráadásul nemcsak egy színt bocsátottak ki magukból, hanem többfélét.
A korábbi találmány lényege az, hogy bár a műanyagokról mindenki úgy tudja, hogy azok nem vezetik az elektromosságot, bizonyos körülmények között mégis félvezetővé válhatnak. Elsősorban akkor, ha két vékony fémlemez közé helyezzük be a műanyagok egy speciális fajtáját. Mihelyst a fémbe vezetett elektronok átmennek a polimeren, a műanyag fényt kezd el kibocsátani. Holmes fejlesztései nagyban hozzájárultak a síkképernyős monitorok és tévékészülékek elterjedéséhez, mostani kutatásai viszont újabb mérföldkövet jelenthetnek: ezúttal a megújuló energiaforrások területén.
Fényelnyelő műanyagok
Az új szerkezet gyakorlatilag éppen a fordítottját teszi a fénykibocsátó polimereknek: nem fényt bocsát ki, hanem fényt nyel el. „Ha képesek vagyunk fényt nyerni a műanyagból energiabefektetés révén, akkor a fordítottját is képesek vagyunk elérni: fényelnyelő műanyagok révén energiához jutni” – mondja Holmes. Csakhogy a folyamat – bármennyire egyszerűnek is tűnik – eléggé komplikált: a kutatóknak ugyanis a különleges fejlesztésű, félvezető polimerek azon természetes tulajdonságát kell legyőzniük, hogy az elnyelt energiát újból fény kibocsátása révén adják vissza.
Az új eljárás a természetből jól ismert fotoszintézis folyamatát vette alapul, kisebb hiányosságai azonban jelenleg még kérdésessé teszik a módszer esetleges későbbi elterjedését: a fényelnyelő műanyagok hatékonysága ugyanis egyelőre hagy még kívánnivalót maga után. Svájci kutatók ugyan már kifejlesztettek egy olyan fényelnyelő polimert is, mely a napelemekben használt szilikon hatékonyságához közelít, de a 15 százalékos hatékonysági mutató még mindig viszonylag alacsonynak mondható.
Előnyei: rugalmasság és költséghatényokság
A fényelnyelő polimerek legnagyobb előnyét ugyanakkor kétségkívül rugalmassága és olcsósága jelenti. A megújuló energiaforrások közül viszonylag elterjedtnek mondható napelemek esetében a tükrökben használt szilikon-betétek előállítási költségének töredéke is lehet az új energiakibocsátó polimer gyártási költsége, ráadásul a merev napelemekkel szemben a műanyag-alapú napelemek nagyon nagy rugalmasságot tanúsítanak: bármilyen tárgy formáját képesek felvenni, így gyakorlatilag egy egyszerű műanyag borítással kiválthatók lennének a helyigényes szilikon-alapú napelemek.
Alacsony előállítási költsége és rugalmassága mellett azonban van további két olyan tulajdonsága is, mely egyelőre komoly problémát jelent. Az egyik az, hogy a közvetlen napsugárzásnak kitett műanyag viszonylag gyorsan amortizálódik, így jelenleg még figyelni kell arra, hogy a műanyaggal bevont tárgyak ne közvetlenül legyenek kitéve a sugárzásnak. A másik probléma szintén a műanyag amortizációjához köthető: kérdés ugyanis, hogy mi lesz az elhasznált műanyag napelemekkel? Bár veszélyessége kétségkívül nem éri el az atomhulladék veszélyességét, az azért továbbra is kérdés, hogy mit lehet kezdeni majd azzal a töméntelen műanyaggal, mely egy esteleges polimer-forradalmat követően eláraszt minket.